N-長鏈膽酸酰胺的合成*

王立中 ，卞小琴 ，周蘭香 ，李雙雙 ，李廣州 ，王存德 *

（1.泰州職業(yè)技術(shù)學院 環(huán)境與化學工程系，江蘇 泰州 225300；2.揚州大學 化學化工學院，江蘇 揚州 225002）

膽酸是一類天然甾體化合物，具有高度的生物活性和生物相容性。是許多重要中藥的主要成分之一，用于解熱，抗炎，抗過敏，抗病毒等作用[1-4]。膽酸分子的一端為非極性疏水的剛性甾環(huán)疏水基，另一端為極性親水的親水基，多羥基及17-側(cè)鏈羧酸由于立體化學因素形成了一個柔性側(cè)面，這樣剛性甾環(huán)骨架的疏水性和羥基及17-側(cè)鏈羧酸柔性側(cè)面的親水性，成了膽酸類化合物具有特殊雙親的基礎(chǔ)?；趯δ懰犷惢衔锓肿咏Y(jié)構(gòu)的認識，近年來，研究者們對這類化合物的結(jié)構(gòu)進行了化學修飾，獲得了許多具有特殊結(jié)構(gòu)單元的天然膽甾衍生物，并在現(xiàn)代醫(yī)藥，超分子化學，功能高分子，綠色表面活性劑等多個領(lǐng)域得到了廣泛應用[6-9]。

2005年，Zhao等人對膽酸骨架的親水羥基部分做了修飾，合成了一系列帶不同離子特征的雙親膽酸衍生物[10]。Giacomelli[11]和 Lunkenheimer[12]等人分別對膽酸側(cè)鏈羧基進行了修飾，在延長碳鏈的同時，合成了一個新型的離子型的表面活性劑CHAPS。CHAPS分子作為表面活性劑在生物醫(yī)藥領(lǐng)域已經(jīng)得到應用。2009年，Alcalde[13]等人先將膽酸的3α羥基酰胺化，再用乙二胺四乙酸為橋，以酯鍵鏈接兩個酰胺化的膽酸分子形成二甲酯化合物，化合物含有4個羧酸基團，兩個在膽酸側(cè)鏈上，兩個在橋鏈上。膽酸四醋酸鈉鹽是一類乳化能力較強的表面活性劑，體外實驗研究表明，可對動物體內(nèi)的膽固醇、膽紅素和脂溶性維生素等分子起到增溶的作用。通過對膽酸骨架進行改造和修飾后的新型表面活性劑，更有利于靶向試劑的包縫，可作為藥物的緩、控釋劑，對藥物的包縫起增溶促滲透效果。研究發(fā)現(xiàn)對膽酸類化合物的化學修飾，主要在這類化合物的柔性親水端，而對剛性端的化學修飾由于甾體環(huán)化學惰性，難以進行?？紤]到近年來對有序組合體體系（如層狀液晶、微乳液、囊泡等）的新要求，充分利用膽酸的特殊生物表面活性，增加膽酸類化合物分子修飾后的柔性親脂性。本文設計在膽酸母體側(cè)鏈上鍵連長鏈親脂碳鏈修飾進一步強化疏水性，從而改善母體天然膽酸類化合物的雙親性，獲得具有特殊表面性質(zhì)的且具有生物活性的甾體雙親分子化合物。從構(gòu)效關(guān)系分析，設計合成的新型膽酸衍生物強化了膽酸分子本身的雙親性，可作為一類新型的生物表面活性劑，應用于臨床外用涂劑中的殺菌劑和起泡劑，也可用來制備合適的分子有序組合體體系（如層狀液晶、微乳液、囊泡等），還可作為治療癌癥、心血管病、高血壓、糖尿病等藥物包縫制劑的基質(zhì)。本文以商品化膽酸和一系列的長鏈伯胺（C12-C18）為原料，合成了帶有韌性的疏水長鏈烴基的膽酸酰胺，結(jié)果表明，與母體化合物膽酸相比，目標化合物的表面活性有了一定的改善。

1 實驗部分

1.1 試劑和儀器

反應溶劑均需做無水處理。

Bruker tensor 27紅外光譜儀（KBr壓片法，檢測范圍為4000～400cm-1）；WRR熔點儀（上海精密科學儀器有限公司），數(shù)據(jù)未經(jīng)校正；1H NMR及13C NMR分析：Bruker Advance 600（德國Bruker公司）；LC-MS分析（LCQDeca XP MAX型，美國Finnigan公司）；DCATⅡ型表面張力儀（Data physics Instruments公司，Germany）；反應進程用TLC跟蹤檢測。

1.2 膽酸三甲酸酯的制備

圓底燒瓶中,依次加入膽酸（5.00g,12.25mmol），新蒸甲酸（10mL），加熱至 50～55℃，反應 5～6h，得到無色均相溶液，55℃下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，蒸除過量甲酸，得到白色-黃色固體，用乙醇-水重結(jié)晶，得產(chǎn)物白色固體甲酸酯 3.1g，產(chǎn)率 51.4%，m.p.：203～205℃，IR（KBr，cm-1）ν2924，2873，1722，1447，1384，1180。

1.3 三甲酰氧基膽酸酰氯的制備

圓底燒瓶中，依次加入上一步所制得的三甲酸酯（1.00g，1.87mmol），無水苯（30mL），草酰氯（1mL,1.34g，10.52mmol），室溫攪拌 6h，得無色均相溶液，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得白色粘稠固體，溶于二氯甲烷（5mL），再次旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，重復操作3次，得白色固體膽酰氯0.76g，產(chǎn)率75%，IR（KBr,cm-1）ν3415，2944，2873，1802，1718，1469，1381，1181。

1.4 三甲酰氧基膽酸酰胺的制備

三口燒瓶中，依次加入合適長鏈胺（0.92mmol），三乙胺 （1.8mL，1.31g，12.97mmol），無水二氯甲烷（18mL），冰浴冷卻下攪拌。將上步所得膽酰氯全部溶于二氯甲烷（5mL）中，滴加進體系中，攪拌1h，升至室溫，攪拌過夜，得混合物，加入甲醇（30mL），攪拌1h，旋轉(zhuǎn)蒸干得粘稠液體，加入10%NaHCO3（35mL），用二氯甲烷（30mL×4）萃取，合并有機相，無水Na2SO4干燥，再旋干，得粘稠固體，重結(jié)晶（乙酸乙酯-石油醚），得白色固體三甲酰氧基膽酸酰胺酯，粗產(chǎn)物未經(jīng)純化直接用于下一步反應。

1.5 膽酸酰胺的制備

圓底燒瓶中依次加入上一步粗產(chǎn)物三甲酰氧基膽酸酰胺，甲醇（2mL），攪拌至溶解，滴加10%NaOH的甲醇溶液（2mL），攪拌1h，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，加入5%NH4Cl（5mL），二氯甲烷萃取（5mL×4），合并有機相，無水MgSO4干燥，過濾，旋干濾液，得白色固體，為目標產(chǎn)物N-長鏈烷基膽酸酰胺。

1.5.1 N-十二烷基-3α，7α，12α-三羥基-5β-24-膽酸酰胺 白色固體，產(chǎn)率29%，m.p：86～88℃；1H NMR（CDCl3,600MHz）δ:6.28（s,1H,CONH）,3.96（s,1H,3α-H）,3.84（s,1H,7α-H）,3.41（s,1H,12α-H）,3.21（m,2H,NHCH2）,3.02（m,3H,OH）,2.26～2.08 （m,10H）,2.07 （m,2H）,1.90～1.53（m,9H）,1.20～1.25（m,21H）,1.11（m,1H）,0.99（s,3H,18-CH3）,0.88 （m,6H）,0.68 （s,3H,19-CH3）；13C NMR（CDCl3,150 MHz）δ 174.54,73.14,71.91,68.18,46.48,46.39,41.65,41.52,39.81,39.59,39.43,35.37,34.77,34.71,33.07,31.93,31.80,30.95,30.39,29.70,29.66,29.62,29.38,28.12,27.59,27.01,26.34,23.29,22.70,22.41,17.47,14.14,12.47；IR （ KBr,cm-1）ν 3313,2925,2854,1648,1552,1454,1374,1079；LC-MSm/z（%）:575.26[（M-H）-,100]。

1.5.2 N- 十四烷基-3α，7α，12α- 三羥基-5β-24-膽酸酰胺 白色固體，產(chǎn)率34%，m.p.：88～90℃；1H NMR （ CDCl3，600 MHz）δ 6.12（s,1H,CONH）,4.01 （s,1H,3α-H）,3.83 （m,1H,7α-H）,3.43（s,1H,12α-H）,3.21（m,5H,NHCH2,OH）,2.20（m,2H,CH2CO）,2.10（m,1H）,1.90～1.80（m,7H）,1.60～1.37（m,13H）,1.20～1.25（m,24H）,1.11（m,1H）,0.99（s,3H,18-CH3）,0.88（m,6H）,0.67（s,3H,19-CH3）；13C NMR（ CDCl3,150 MHz）δ 174.08,73.13,71.86,68.47,46.47,46.38,41.58,41.53,39.58,39.42,35.38,34.77,34.72,33.12,31.92,31.79,30.39,29.71,29.68,29.63,29.40,29.37,29.10,27.59,27.01,26.29,23.29,22.69,22.43,17.47,14.13,12.45；IR（KBr,cm-1）ν 3306,2925,2855,1647,1553,1462,1373,1078；LC-MSm/z（%）:603.29[（M-H）-,100]。

1.5.3 N- 十六烷基 -3α，7α，12α- 三羥基-5β-24-膽酸酰胺 白色固體，產(chǎn)率32%，m.p.：82～84℃；1H NMR （ CDCl3，600 MHz）δ 6.06（s,1H,CONH）,3.96 （s,1H,3α-H）,3.83 （s,1H,7α-H,）,3.43 （s,1H,12α-H）,3.22 （m,5H,NHCH2,OH）,2.21（m,2H,CH2CO）,2.10（m,1H）,1.93～1.77（m,8H）,1.60～1.37（m,12H）,1.20～1.25（m,28H）,1.10（m,1H）,0.96（m,3H,18-CH3）,0.88（m,6H）,0.67（m,3H,19-CH3）；13C NMR（ CDCl3,150 MHz）δ 174.03,73.13,71.90,68.49,46.52,46.39,41.62,41.53,39.59,39.44,35.39,34.78,34.71,33.17,31.93,31.79,30.42,29.73,29.67,29.63,29.40,29.38,28.12,27.60,27.02,26.31,23.30,22.70,22.11,17.48,14.14,12.47；IR （ KBr,cm-1）ν 3304,2925,2854,1647,1553,1463,1373,1078；LC-MSm/z（%）:631.37[（M-H）-,100]。

1.5.4 N- 十八烷基 -3α，7α，12α-三羥基-5β-24-膽酸酰胺 白色固體，產(chǎn)率35%，m.p.：78～80℃；1H NMR （ CDCl3，600 MHz）δ 6.16（s,1H,CONH）,3.98 （m,1H,3α-H）,3.83 （m,1H,7α-H）,3.43 （m,4H,12α-H,OH）,3.21 （m,2H,NHCH2）,2.21（m,2H,CH2CO）,2.10（m,1H）,1.90～1.83 （m,7H）,1.60～1.37 （m,16H）,1.20～1.25（m,33H）,0.96（m,3H,18-CH3）,0.88（m,7H）,0.67（m,3H,19-CH3）；13C NMR（ CDCl3,150 MHz）δ 173.39,73.13,71.90,68.49,46.54,46.39,41.62,41.53,39.61,39.58,39.41,35.39,34.77,34.73,33.20,31.93,31.74,30.43,29.72,29.67,29.63,29.40,29.37,28.13,27.72,27.60,27.01,26.32,23.30,22.70,22.44,29.18,17.48,14.13,12.47；IR （KBr,cm-1）ν 3314,2925,2855,1647,1552,1461,1372,1080；LC-MSm/z（%）:659.44[（M-H）-,100]。

2 結(jié)果與討論

目標化合物的1H NMR顯示了化合物分子中各特征氫原子的化學位移及峰面積。其中，膽酸母體表征結(jié)果與文獻值類似，修飾后的酰胺氫分別在6.30×10-6左右處出峰，且根據(jù)圖譜，積分后的氫個數(shù)與理論值一致，所以確定為目標化合物。目標化合物的13C NMR分別顯示了化合物分子中各碳原子的出峰，其中，碳的個數(shù)均比目標化合物少，這是因為目標分子中仲碳數(shù)較多，在圖中顯示出重疊，修飾后的酰胺碳在170×10-6左右出峰，所以結(jié)合1H NMR表征，可確定目標化合物的特征結(jié)構(gòu)單元的化學位移在1H NMR和13C NMR都有所歸屬。目標化合物的紅外光譜圖中，3303～3308cm-1為酰胺基N-H和羥基O-H的伸縮振動，1647cm-1為酰胺羰基的伸縮振動，說明酰胺鍵已經(jīng)接到膽酸分子上。從目標化合物的質(zhì)譜圖中，可看出各化合物的分子離子峰，和目標化合物計算值完全一致，所以結(jié)合1H NMR,13C NMR，IR可以確定目標化合物結(jié)構(gòu)正確。

配制濃度約為0.1mmol·L-1的系列溶液，通過DCATⅡ型表面張力儀（Data physics Instruments公司，Germany），采用吊片法，設測量誤差為±0.01，測得各化合物的表面張力，結(jié)果見表1。

表1 化合物表面張力比較Tab.1 Comparison of surface tension

由表1中表面張力數(shù)據(jù)可見，與母體化合物膽酸相比較，修飾后的帶有韌性的長鏈酰胺型膽酸化合物能夠稍微降低對水的表面張力，降低表面張力的效率和脂鏈的長短有一定相關(guān)性。

3 小結(jié)

以商品膽酸和一系列的長鏈伯胺 （C12～C18）合成長鏈的N-烷基膽酸酰胺，先將膽酸羥基保護，再將側(cè)鏈羧酸變成反應活性較高的酰氯，再與長鏈伯胺反應成酰胺，最后脫保護得到目標化合物。

設計合成得到的長鏈N-烷基膽酸酰胺化合物是一類非離子型的表面活性劑，為此，對它們的表面活性進行了一些初步的研究，研究了目標化合物在水中的表面張力。修飾后的帶有韌性的長鏈酰胺型膽酸化合物能夠降低對水的表面張力，降低表面張力的效率和脂鏈的長短有一定相關(guān)性。

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